Cryobiology - o encyclopedie sovietică mare - enciclopedii și dicționare

Criobiologie (din crio.) Și biologie)

Secțiunea efecte asupra studiilor de biologie sistemele vii, mici și temperaturi foarte scăzute (de la 0 ° C până la zero absolut în apropiere (A se vedea. Un zero absolut)). Principalele obiective ale K. - studiul vieții în condiții de frig, elucidarea cauzelor rezistenței la îngheț și de hipotermie, a studia efectele daunatoare ale inghete si modalitati de a proteja celulele și țesuturile în timpul înghețării. Probleme K. sunt de mare valoare teoretică, adică. K. Asociat cu elucidării mecanismelor limite inferioare de adaptare la temperatura de viață in vivo la o soluție rece (cm. Rezistența la îngheț, rezistență la rece) Suspendat spirit animație și m. P. C. Aspecte practice legate de metodele de depozitare si depozitarea obiectelor biologice, tratamentul cu frig (vezi. crioterapie), de reproducere soiuri de plante rezistente la îngheț, studiul de iernat dăunătorilor din agricultură, activitatea umană în condiții polare și biologia spațială.







Bazele științifice ale lui K., stabilite la sfârșitul secolului al 19-lea. om de știință rus P. Bakhmet'ev, care a studiat fenomenul și răcirea bruscă în insecte hibernare la lilieci. P. Becquerel (1904-1936) și omul de știință austriac G. Ram (1919-1924) a stabilit capacitatea diferitelor organisme (microorganisme, nevertebrate - tardigrades, Rotifere, nematodelor), precum și spori și semințe transporta răcire adânc în stare uscată (până la -269 și -271 ° C, adică la temperaturi apropiate de zero absolute). Mai târziu, sa arătat că unele plante și animale supraviețuiesc atunci când apa din ele îngheață. De exemplu, astfel de ființe foarte bine organizate ca moliile omida unele hardened anterior, t. E. Adaptate la rece „reînviat“ după congelare prelungită la -78 ° C, -196 și -269 ° C, chiar și atunci când apa din corpul lor transformându-se în gheață cristalin . Una dintre principalele probleme K. - găsirea proceselor care însoțesc răcirea sistemelor vii și care duc la daune ireversibile. Motivele care cauzează deteriorarea în timpul răcirii și înghețării sunt multe. O mare importanță este rata de răcire și încălzire. Cu răcire lentă, apa trece mai întâi în gheața care înconjoară lichidul. Acest lucru duce la pierderea echilibrului sare sfărâmării celulelor apei între lichidul extracelular și intracelular, creșterea concentrației de electrolit în celulă. Unele celule mor ca urmare a acestui fapt. Pentru a menține celulele plantelor de viață și anumite țesuturi de animale necesită o răcire foarte lentă în care nu există nici o schimbare bruscă a concentrației substanțelor din celulă.

Pentru celulele care nu sunt adaptate la rece, deshidratarea este deosebit de periculoasă, deoarece apar contacte ale componentelor intracelulare care, în condiții normale, sunt deconectate; În acest caz, întreruperile unor legături intermoleculare și formarea altora, deteriorarea membranelor celulare etc. Fenomenele similare pot apărea în cazul formării de cristale de gheață în interiorul celulei. Acestea din urmă sunt formate, de obicei, cu răcire rapidă (peste 10 grade pe minut). După terminarea procesului de răcire, la temperaturi de peste 120 ° C începe creșterea cristalelor (recristalizare, recristalizare). Creșterea dimensiunilor lor este deosebit de importantă atunci când se încălzește. Se crede că în timpul încălzirii și dezghețării, daunele principale au loc în celule. De regulă, cu formarea de cristale de gheață în interiorul celulei, moare; dar celulele unor insecte întărite și tumorile maligne transferă cristalizarea intracelulară a apei.







În ultrarapidă de răcire, la o rată de câteva sute de grade în 1 secundă (această răcire este posibilă numai din obiectele vii având cantități microscopice) cea mai mare parte a apei este transformată în gheață amorfă, structura care diferă puțin de structura apei. Datorită acestui fapt, celulele nu sunt deteriorate și supraviețuiesc indiferent de originea lor. Dar, după ultra-rapid celulele congelarea rămân viabile numai pentru încălzire foarte rapidă (timp de 3-10 secunde), la care este posibil să se evite recristalizarea. În practică, această metodă de celule de conservare aproape nu este aplicabilă din cauza incapacității de răcire ultrarapid și încălzirea obiectelor mai mult sau mai puțin mari. Pentru a păstra sistemele vii în condiții de temperatură scăzută, se folosesc substanțe protectoare - crioprotectori. Dintre acestea cele mai cunoscute sunt glicerina, dimetilsulfoxid, zaharuri, glicoli, care sunt capabile să intre în celulă, iar unele compus polimer (polivinil pirolidona, oxid de polietilenă, și altele). Fără a pătrunde în ea. Crioprotectori slăbi efectul de cristalizare, schimbarea caracterului său, antiaderență și denaturarea macromolecule ajută la menținerea integrității membranelor celulare. Crioprotectori au fost utilizate pe scară largă în medicină și creșterea animalelor pentru depozitare îndelungat la temperaturi scăzute, sânge, țesuturi, organe și, de asemenea animale domestice sperma utilizate pentru inseminare artificială.

Stabilitate multe organisme terestre la temperaturi sub 0 ° C variază foarte mult de-a lungul întregului ciclu de viață asociat cu anotimpurile anului. Astfel, la insecte și plante de rezistență a crescut foarte mult la frig și îngheț în timpul tranziției la starea Quiescent (diapause la insecte și acarieni) înainte de debutul îngheț. La începutul unei perioade de repaus la temperaturi ușor peste 0 ° C sunt ajustări semnificative în metabolismul și starea fizică și chimică a celulelor, crește rezistența (a se vedea. Rigidizarea plante). Grăsimile, glicogenul, zaharurile se acumulează, se formează substanțe protectoare, se schimbă starea de apă și proteine ​​în celule. Insectele, în funcție de ecologia lor, dobândesc abilitatea de a suprasolicita, uneori, până la -40 ° C sau chiar mai puțin. Unele specii de insecte și plante se înmoaie în stare congelată. Tolera temperatură scăzută sau chiar foarte mici, multe microorganisme (bacterii, drojdii), mușchi și licheni, și altele. În general, rezistența lor la rece este asociata cu deshidratare rapida, a crescut viscozitatea citoplasmei, prezența învelișului, care împiedică pătrunderea cristalelor în celulă, și altele. Funcțiile vitale ale organismelor (cu excepția homeoterme animale) se termină în general, la temperaturi puțin sub 0 ° C, dar unele procese metabolice pot proceda la temperaturi de aproximativ -20 ° C (de exemplu, respirația, fotosinteza), sau chiar mai mici. În acest sens, este interesant biologia organismelor marine traseu secundar care populează subacvatice de gheață Antarctica.

Jurnalele speciale sunt dedicate problemelor lui K .; Sunt organizate anual simpozioane și conferințe internaționale de criobiologi.

RE: L. L. Conservarea vieții prin frig, trans. cu franțuze. M. 1962; Smith O. Acțiunea biologică a congelare și hipotermie, trans. cu engleza. M. 1963; Celula și temperatura mediului, M.-L. 1964; Lozina-Lozinsky, LK, Essays on Cryobiology, L. 1972; Leziuni celulare și rezistență în înghețarea organismelor, Sapporo, 1967 (Proceedings of the Conferința Internațională de Știință la Temperatură scăzută, 14-19 august 1966. Sapporo, Japonia, v.2); Cryobiology, ed. N. T. Meryman, L. - N.Y. 1966; Celula înghețată, L. 1970; Mazur P. Cryobiology. Blocarea sistemelor biologice, Science, 1970, v. 168, No. 3934, p. 939.

LK Lozin-Lozinsky.

Marea Enciclopedie Sovietică. - M. Enciclopedia sovietică 1969-1978







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: